Классификация амфиболов по химической формуле

Nomenclature of the amphibole supergroup

Frank C. Hawthorne, RobertaOberti, George E. Harlow, WalterV. Maresch, Robert F. Martin, John C. Schumacher, and Mark D. Welch

0003-004X/12/1112–2031$05.00/DOI: http://dx.doi.org/10.2138/am.2012.4276 2031

Аннотация

Описана новая схема классификации и номенклатуры минералов надгруппы амфиболов на основе общей формулы AB₂C₅T₈O₂₂W₂, где A = □, Na, K, Ca, Pb, Li; B = Na, Ca, Mn^{2 +}, Fe^{2 +}, Mg, Li; С = Mg, Fe^{2 +}, Mn^{2 +}, Al, Fe^{3 +}, Mn^{3 +}, Ti^{4 +}, Li; T = Si, Al, Ti^{4 +}, Be; W = (OH), F, Cl, O^2–. Четкая расстановка формальных зарядов по позициям (или группам позиций) в структуре амфиболов гарантирует однозначное определение минеральных видов («корневых названий», или «root name») и, как следствие, четкое определение разновидностей («species»); для специфического корневого названия различия в  одновалентных катионах (например, Mg ^{2 +} или  Fe^{2 +}) или анионах (например, OH или F) обозначаются префиксами (например, «ферро-», «фтор-»). Классификация основана на группах катионов A, B и C и группе анионов W, поскольку эти группы показывают максимальную изменчивость состава в структуре амфибола. Надгруппа амфиболов подразделяется на две группы в зависимости от доминирующих анионов в позиции W: ^W(OH, F, Cl) -доминантные амфиболы и ^WO-доминантные амфиболы (или оксо-амфиболы). Амфиболы с доминированием ОН, F и Cl  в W делятся на восемь подгрупп в соответствии с преобладающим распределением зарядов и типом катионов группы B: магнезиально-железо-марганцевые, кальциевые, натриево-кальциевые, натриевые, литиевые, натриево- (магнезиально-железо-марганцевые), литиево-(магнезиально-железо-марганцевые) и литиево-кальциевые амфиболы. В каждой из этих подгрупп катионы A- и C-позиций используются для присвоения специфических названий определенным композиционным диапазонам и видовым (корневым) композициям. Видообразующие (корневые) названия присваиваются различным вариантам размещения формальных зарядов по позициям, а префиксы используются для описания одновалентных вариаций доминирующего иона в корневом составе. Для амфиболов с преобладанием кислорода в W-позиции в настоящее время известны корневые составы четырех (кальциевых и натриевых) амфиболов, а одновалентные вариации в доминирующем катионе полагаются такими же, как и для ^W(OH, F, Cl) -доминантных амфиболов. При составлении этой классификации мы пытались учесть пожелания каждого исследователя амфиболов, и включить их в эту схему. Там, где такие пожелания противоречат друг другу, мы старались отдавать предпочтение более важным из них.

Ключевые слова: амфиболы, номенклатура, классификация, химический состав, кристаллохимия.

Введение

Leake (1968) представил классификацию кальциевых амфиболов, которая была расширена до классификации Международной минералогической ассоциации (IMA) (1978), в дальнейшем именуемой IMA1978. Был сформирован подкомитет IMA по классификации амфиболов, и коллектив авторов Leake et al. (1997) представил текущую классификацию (далее именуемую IMA1997), впоследствии измененную Leake et al. (2003) (далее именуемую IMA2003) для включения новых составов амфиболов, открытых за прошедшие годы. Однако эти схемы классификации неадекватно учитывают последующие открытия новых составов амфиболов (например, Oberti et al. 2000, 2003, 2004, 2006; Caballero et al. 2002). Более того, растущее понимание кристаллохимической и петрологической важности композиционных переменных, не включенных в предыдущие схемы (например, содержание Fe^{3 +}, Fe^{2 +}, Li и WO^2–), заставило пересмотреть основы классификации амфиболов. Далее мы сосредоточимся на классификации и номенклатуре, а обширное обсуждение определенных пунктов будет дано в серии Приложений.

Общие положения

Любая схема классификации, особенно схема, включающая надгруппу минералов, таких сложных, как амфиболы, по необходимости является компромиссом: простота обычно вступает в противоречие с удобством использования. Более того, кристаллографы, минералоги и петрологи, как правило, имеют разные ожидания от классификации. Кристаллографам нужна классификация, которая охватывает все аспекты кристаллохимии амфиболов настолько кратко, насколько это возможно, тогда как петрологи будут больше озабочены ее полезностью и удобством использования с петрологической точки зрения. Мы попытались учесть пожелания каждого исследователя амфиболов, и включить их в эту новую схему классификации. Там, где такие пожелания противоречили друг другу, мы старались отдавать предпочтение более важным из них.

Новая классификация

Новая классификация, представленная здесь, основана на химических формулах амфиболов, измеренных электронно-зондовым методом или методом мокрой химии, и, по возможности, дополненных другими аналитическими, структурными и спектроскопическими данными. Она не касается классификации или номенклатуры амфиболов, характеризующихся исключительно «в образце» или в шлифе; эти вопросы должны быть рассмотрены в отдельных классификациях. Эта новая классификационная схема основана на концепции доминирования, и, следовательно:

(1) Все отдельные схемы суммарных зарядов в формуле амфибола рассматриваются как видообразующие (корневые) схемы зарядов.

(2) Определенные ионы (Na ⁺ , Mg ^{2 +}, Al ^{3 +}, Si ^{4 +}, OH^-) соответствующего заряда связаны с позициями в структуре, и каждый отдельный химический состав является корневым составом («root composition»). Этим составам присваиваются тривиальные названия. (Слово «тривиальный» определено Международным союзом чистой и прикладной химии для обозначения ненаучного названия, которое не следует непосредственно из систематики состава, и оно используется в этом отчете).

(3) Если другой одновалентный ион является преобладающим в структурной позиции (или в их группе), то префикс (см. Таблицу 1) используется вместе с корневым названием для указания состава (исключением являются случаи, когда известны общепринятые названия видов, например, грюнерит, рибекит).

(4) Подход, описанный в пунктах 1-3, был применен к амфиболам авторами Hawthorne и Oberti (2006), и с тех пор принят IMA как подходящий (Hatert and Burke 2008).

Классификация амфиболов по химической формуле

Общая химическая формула минералов надгруппы амфиболов может быть записана как A B₂ C₅ T₈ O₂₂ W₂, где:

A = , Na, K, Ca, Pb, Li;

B = Na, Ca, Mn2+, Fe2+, Mg, Li;

C = Mg, Fe2+, Mn2+, Al, Fe3+, Mn3+, Cr3+, Ti4+, Li;

T = Si, Al, Ti4+, Be;

W = (OH), F, Cl, O2–.

Кроме того, второстепенные элементы, такие как Zn, Ni2 +, Co2 +, V3 +, Sc и Zr, также могут наблюдаться в качестве катионов в позиции C. Обратите внимание, что мы не используем выделенные курсивом буквы для представления групп катионов в общей формуле, тем самым различая группы катионов и кристаллографические позиции (которые обозначены курсивом). Моноклинная структура амфибола C2/m приведена в Приложении I. В случае таких сложных минералов, как амфиболы (особенно если определены не все компоненты - например, H, Li, Fe3+), существует проблема, связанная с расчетом их формул по химическому составу; эта проблема была рассмотрена Hawthorne  (1983) и Schumacher  (1991, 1997, 2007), а также она обсуждается в Приложениях II и III.